Une nouvelle technique permet d'étudier les interactions peptide-récepteur à la surface cellulaire

Dans le passé, des peptides biologiquement actifs – de petites protéines comme les neurotoxines et les hormones qui agissent sur les récepteurs cellulaires pour altérer la physiologie – ont été purifiés à partir de sources natives comme les venins, puis des panneaux de variantes ont été produits dans des bactéries, ou synthétisés, pour étudier la base structurelle de interaction avec les récepteurs. Une nouvelle technique appelée analyse des zombies rend ces processus plus anciens obsolètes.

Les peptides sont utilisés pour la thérapie médicale et pour étudier la biologie, entre autres, mais leur coût de production en temps et en argent est de plus en plus élevé.

Si un peptide a 30 résidus, le simple changement de chaque site nécessite une fois la synthèse, la purification et la validation de la composition repliée des 30 variantes, un processus qui nécessite des mois et plusieurs milliers de dollars. « 

Steven A.N. Goldstein, MD, PhD, Vice-chancelier des affaires de santé, Université de Californie, Irvine

Goldstein est également professeur distingué aux départements de pédiatrie et de physiologie et biophysique de l'École de médecine de l'UCI.

Publié aujourd'hui dans Avancées scientifiques, la nouvelle étude co-dirigée par Goldstein et Jordan H. Chill, PhD, professeur au Département de chimie de l'Université Bar-Ilan en Israël, révèle comment les chercheurs ont réussi à détourner la machinerie cellulaire pour simplifier la création de peptides permettant une vaste , études rapides de la structure-fonction et du mécanisme pour améliorer la spécificité et l'affinité d'action, les paramètres importants de l'efficacité thérapeutique.

« Puisque nous détournons la machinerie cellulaire pour synthétiser et afficher les peptides sur la surface cellulaire avec le récepteur, nous doublons cette analyse zombie », a déclaré le premier auteur Ruiming Zhao, PhD., Un enquêteur du laboratoire Goldstein.

« En utilisant cette nouvelle technique, les changements de peptides sont aussi simples que la synthèse de plasmides et ne nécessitent que des jours de travail et des sous par construction. Cela nous permet d'étudier les rôles de nombreux sites avec de nombreux changements dans une période de temps beaucoup plus courte à un coût beaucoup plus faible. . « 

L'étude, intitulée «Les neurotoxines peptidiques captives affichent deux mécanismes de blocage dans les pores du canal K +, tout comme leurs analogues non attachés», décrit comment les peptides codés sont liés via une voie native à l'extérieur de la cellule sur une attache flexible. Dans ce cas, le récepteur cible a également été exprimé à partir d'un plasmide et pourrait être modifié. La méthode permet également d'étudier les interactions de faible affinité qui ne seraient autrement pas réalisables à analyser.

En utilisant la numérisation des zombies, les chercheurs ont découvert inopinément qu'un peptide dans les essais cliniques en tant qu'immunosuppresseur agit différemment qu'on ne le pensait, révélant que cette famille de neurotoxines a deux modes d'interaction avec les canaux potassiques plutôt qu'un seul.

Chill et son collègue Netanel Mendelman, PhD, ont amélioré l'impact de ces résultats en élucidant la structure tridimensionnelle d'une neurotoxine sélectionnée en utilisant la résonance magnétique nucléaire (RMN).

« En estimant des centaines de distances et d'angles entre les atomes dans le peptide, nous connaissons maintenant sa structure, offrant un contexte moléculaire pour ces résultats passionnants », a déclaré Chill. « Les deux modes de liaison semblent impliquer un » retournement « de la toxine ou un réarrangement de sa structure atomique. »

Les modes de liaison alternatifs décrits pour ces peptides sont un facteur de confusion gênant dans la conception de médicaments basés sur la structure, soulignant l'importance des résultats de ce rapport et des futures études du processus de reconnaissance entre les canaux et les peptides inhibiteurs.